آجر نسوز معرفی، انواع و مشخصات فنی

آجر نسوز چیست؟

تا دهه ۱۹۶۰ میلادی، آنچه برای پوشش کوره‌ها مورد استفاده قرار می‌گرفت، کربن و خاک نسوز بود؛ اما امروزه این مواد جای خود را به آجرهای نسوز داده‌اند. آجر نسوز (firebrick) به قطعه‌ای سرامیکی گفته می‌شود که معمولا در انواع کوره‌، پاتیل، عایق‌های صنعتی و یا شومینه‌ها به کار می‌رود. این آجرها با ساختار مولکولی بسیار متراکم و ظریف، در دماهایی بالای ۱۵۰۰ درجه سلسیوس ساخته می‌شوند و مقاومت حرارتی شگفت‌انگیزی دارند.

آجر نسوز صنعتی دیرگدازها یی هستند که معمولا در کوره‌ها استفاده می‌شود و می‌تواند تا دمای ۱۸۰۰ درجه سانتیگراد را تحمل کند. همچنین در برابر تغییرات فیزیکی و شیمیایی یا نیروهای مکانیکی و فرسایشی در دماهای بالا مقاومت کند.

طبقه بندی بر اساس شکل آجر

آجر نسوز صنعتی عموما به دو صورت نسوزهای «شکل داده شده» و «شکل داده نشده» (بی شکل) طبقه بندی می‌شوند. نسوزهای شکل داده شده به عنوان انواع آجرهای نسوز و نسوز های بی‌شکل به عنوان «نسوزهای مونولیتیک» یا «سیمان نسوز» معروفند.

• آجر نسوز صنعتی شکل داده شده عمدتا به وسیله ماشین پرس تولید می‌گردد. بنابراین انتظار می‌رود که خواص هموژن (یک‌نواخت) داشته باشد. (البته برخی نسوزهای شکل داده شده که به وسیله قالب‌گیری دستی تولید می‌شوند، دارای خواص غیر هموژن هستند.) حال این شکل‌ها نیز به دو حالت کلی تقسیم بندی می‌شوند. یکی اشکال استاندارد است و دیگری اشکال خاص. اشکال استاندارد دارای ابعادی هستند که به‌ وسیله اکثر تولیدکنندگان نسوز مورد قبول بوده و تولید کننده ها از این ابعاد پیروی می‌کنند. این نسوزها عموما در کوره‌های همسان کاربرد دارد.
• آجر نسوز صنعتی بی‌شکل با توجه به نوع سفارش و نوع نیازمندی شرکت‌ها، با مقادیری مشخص عرضه می‌شوند. در عرضه‌ی نسوزهای بی‌شکل (مونولیتیک) موضوع مهم نوع آجر نسوز است.

شکل‌های هندسی استاندارد آجر نسوز

آجرهای نسوز که به صورت شکل داده شده در اختیار مصرف کنندگان قرار می‌گیرند، از نظر شکل ظاهری به پنج دسته زیر تقسیم‌بندی می‌شوند:

• آجرهای مستقیم (Straight Bricks)
• آجرهای کمانی (Side Arch Bricks – ARCHES)
• آجرهای گوه ای (End Arch Bricks – WEDGES)
• آجرهای قفلی (Key Bricks)
• آجرهای نقشه ای

در تصویر زیر، این اشکال هندسی را مشاهده می‌کنید.

طبقه‌بندی بر اساس نوع آجر

آجر نسوز صنعتی بر اساس نوع به چهار دسته کلی تقسیم‌بندی می‌شود که آشنایی کلی با خصوصیات و ویژگی‌های این آجرها می‌تواند در انتخاب آجر مورد نیاز کمک شایانی کند.

 آجر نسوز سیلیسی

آجرنسوز سیلیسی متداول‌ترین نوع دیرگداز اسیدی است که ماده اولیه اصلی تشکیل دهنده آن، کوارتزیت یا سنگ‌های سیلیسی نسوز است. این آجرها به دلیل خاصیت دیرگدازیِ بالای خود با محیط‌های کاری با دمای بالا تطابق خوبی دارند و تا دماهایی تقریبا نزدیک به نقطه ذوب خود دارای استحکام مکانیکی و صلبیت بالا هستند. همچنین قابلیت مقاومت در برابر گرد و غبار، دوده ها و سرباره‌های اسیدی دارند. از دیگر خواص مهم آجرهای سیلیسی می‌توان به مقاومت بالا نسبت به سرباره‌های اسیدی، ثبات ابعادی در دماهای بالا و عدم پوسته شدن اشاره کرد. البته باید ذکر کنیم آجر نسوز سیلیسی دارای ضعف در محیط‌های قلیایی و در تماس با سرباره‌های بازی هستند.

آجر نسوز قلیایی (منیزیتی)

آجرهای نسوز قلیایی، دیرگدازهایی بر پایه منیزیت (MgO) هستند. واژه دیرگداز قلیایی به مواد دیرگدازی اشاره دارد که اساسا از اکسیدهای غیر اسیدی تشکیل شده باشند. دیرگداز قلیایی در دماهای بسیار بالا مقاومت خوبی در برابر خوردگی شیمیایی سرباره، اکسید مایع یا جامد و گرد و خاک و دوده از خود بروز می‌دهد. آجرهای نسوز قلیایی با مقاومت نسبت به سرباره‌های قلیایی و آسیب‌پذیری کم نسبت به اکسید آهن و مواد قلیایی، کاربرد زیادی در صنایع فولاد و شیشه دارند.

این فرآورده‌ها اکثرا در مکان‌هایی نظیر کوره‌ی شیشه، آجر کف کوره قوس الکتریکی و گاهی اوقات بعنوان پشت لایه کاربرد دارند. ضعف در برابر شوک‌های حرارتی، انبساط حرارتی و هدایت حرارتی بالا از معایب مهم آجر نسوز منیزیتی است. طبقه بندی این آجرها نیز بر اساس درصد MgO (پریکلاس)، درصد Fe₂O₃ و نسبت CaO/SiO₂ آن‌ها صورت می‌پذیرد.

آجر نسوز آلومینی

آجرهای نسوز آلومینی به دیرگدازهایی گفته می‌شود که دارای درصد Al₂O₃ بالایی باشند. مشخصا با افزایش درصد آلومینا، خواص حرارتی و مکانیکی آجر بهبود یافته و انتخاب نوع آن برای کوره‌های مختلف بر اساس این ویژگی صورت می‌پذیرد. ماده اولیه تشکیل‌دهنده این آجرها شامل محدوده وسیعی از کانی‌های طبیعی یا مصنوعی از جمله بوکسیت، مولیت، کوراندوم، آندالوزیت، سیلیمانیت و کیانیت است.

فروش بالای آجر نسوز آلومینی اغلب به خاطر مقاومت در برابر دماهای بالا، پوسته شدن، ضربه، سایش یا فشار است. همچنین تقاضای وسیع آجرهای آلومینی می‌تواند به مقاومت خوردگی مطلوب آن‌ها در مقابل اسید و سرباره‌های خنثی در دمای بالا، بازگردد. این آجرها معمولا در گروه‌های ۵۰ الی ۹۰ درصد آلومینا دسته‌بندی می‌شوند. دیرگدازهای ۵۰ درصد آلومینا با خلوص بالا، تخلخل کم و مقاومت خارق‌العاده در مقابل هجوم قلیا و خزش در هنگام اعمال بار، در دودکش‌های پخت، قوس‌های الحاقی تانک شیشه، کوره‌های دمشی و کوره‌های کربن سیاه (دوده صنعتی) استفاده می‌شوند. ضعف در محیط های احیایی حاوی منو اکسیدکربن از محدودیت‌های این نوع آجر نسوز است.

آجر نسوز شاموتی (آلومینوسیلیکاتی)

این آجرها پر مصرف‌ترین نوع آجرنسوز صنعتی هستند که ماده اصلی تشکیل‌دهنده آن‌ها خاک‌های نسوز آلومینو سیلیکاتی کلسینه شده (شاموت) است. آجر شاموتی دارای هدایت حرارتی و انبساط حرارتی کم بوده و به علت ارزانی و فراوانی مواد اولیه و سادگی روش تولید، از آجرهای نسوز صنعتی پرطرفدار است. فروش آجر آلومینوسیلیکاتی (شاموتی) به پنج گروه استاندارد زیر تقسیم می‌شود:

• سوپر دیوتی
• های دیوتی
• شبه سیلیسی
• مدیوم دیوتی
• لو دیوتی

آجرهای رس دیرگداز «های‌دیوتی» و «سوپر دیوتی» معمولا از ترکیبی از رس‌ها ساخته می‌شوند. جالب است ببدانید در میان خاک‌های رس، رس‌های فلینتی و کائولن‌های درجه یک در دیرگدازیِ بالا نقش مهمی ایفا می‌کنند. همچنین رس‌های پلاستیکی آجرهای نسوز، در استحکام پیوندها سهیم‌اند. فروش آجر نسوز این نوع آجر به نسبت استفاده از این رس‌ها در یک ترکیب و کیفیت آن‌ها بستگی دارد. ضعف در برابر سرباره ها و محیط های قلیایی از معایب این نوع آجرنسوز است.

دمای ذوب آجرهای نسوز

در جدول زیر دمای ذوب انواع مختلف آجرنسوز ارائه شده است:

نکات مهم

خریداران برای انتخاب بهترین و مناسب‌ترین آجرنسوز در بازار، لازم است نکات زیر را مورد توجه قرار دهند:

• استاندارد میزان جذب آب در آجرهای معمولی، ما بین ۶ تا ۱۸ درصد است. این در حالی‌ است که در آجر نسوز، میزان جذب آب باید کمتر از ۲ درصد باشد.
• تحدب و تقعر آجر نسوز نباید پیچیدگی داشته باشد.
• تلورانس ابعاد ( کوچک‌ترین سایز و بزرگ‌ترین سایز استاندارد) باید مد نظر قرار گرفته شود.
• نمک‌های محلول در آجر معمولی از ۶ درصد نباید بیشتر باشد، اما در آجر نسوز ضروری‌ است این مقدار کمتر از ۱درصد باشد.
• آجرهای نسوز به هیچ عنوان نباید لب پریدگی داشته باشند.
• حتما مقاومت لازم در برابر یخ‌زدگی و شرایط جوّی مانند رطوبت بالا و دمای بالا را داشته باشند.
• به هیچ عنوان نباید ترکی از فاصله ۱متری در زاویه ۴۵ درجه در آجر نسوز دیده شود.